1 數(shù)字檔案館及其技術(shù)結(jié)構(gòu)

檔案館館藏文獻(xiàn)信息的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化是數(shù)字檔案館概念或定義的兩個基本要素，因此，有時人們又把數(shù)字檔案館稱為電子檔案館、虛擬檔案館。

從數(shù)字檔案館的館藏、應(yīng)用來看，發(fā)展進(jìn)程總是與人類社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展緊密相聯(lián)系的，數(shù)字檔案館的相關(guān)技術(shù)如下：數(shù)字化技術(shù)；高密度存儲技術(shù)；多媒體技術(shù)；計(jì)算機(jī)技術(shù)；通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

數(shù)字檔案館的主要技術(shù)特征如下：

數(shù)字檔案館采用分布式數(shù)據(jù)庫和知識庫：通過先進(jìn)的數(shù)字化存儲技術(shù)，對信息資源建立分布式的大型文獻(xiàn)信息庫及檢索系統(tǒng)，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和管理；

數(shù)字檔案館采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使遠(yuǎn)程檔案信息的共享成為可能，克服了地理時空和信息類型的局限，把本地的常用館藏（印刷型、縮微型、電子型）與通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供的世界各地檔案館的服務(wù)以及其他信息資源、知識資源結(jié)合起來；

數(shù)字檔案館是一種知識管理實(shí)體，在知識信息檢索模式上可以通過多種媒介、多種語言、跨地域、跨數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，各知識信息資源庫之間實(shí)現(xiàn)全球鏈接；

數(shù)字檔案館采用以用戶為中心的服務(wù)模式：通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，用戶不必直接到檔案館查找資料，只需坐在網(wǎng)絡(luò)終端前，就可以對遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)庫（包括各個信息服務(wù)中心、檔案館，國家和國際上的信息數(shù)據(jù)庫等）進(jìn)行聯(lián)機(jī)瀏覽、檢索，當(dāng)用戶在聯(lián)機(jī)查找過程中遇到問題時，檔案館員可向用戶提供各種形式的方便靈活的服務(wù)。

根據(jù)這些本質(zhì)特征，也可以將數(shù)字檔案館的特點(diǎn)概括為五個方面：信息實(shí)體虛擬化；信息資源數(shù)字化；信息傳遞網(wǎng)絡(luò)化；信息利用共享化；信息提供知識化。

數(shù)字檔案館的技術(shù)整體解決方案為三層技術(shù)架構(gòu)，分別為檔案資源加工層、檔案資源管理層、檔案資源應(yīng)用服務(wù)層。

首先，由檔案資源加工層將各種類型的資料轉(zhuǎn)化為有序的數(shù)字資源。將各種紙質(zhì)資料、音頻資料、視頻資料進(jìn)行數(shù)字化加工，轉(zhuǎn)化為數(shù)字格式的資源；有目的有方向地采集原本無序分散的網(wǎng)絡(luò)資源，將之進(jìn)行初步有序化處理；將各種數(shù)據(jù)庫、電子檔案等進(jìn)行必要的格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)標(biāo)簽等處理，使各種資料具備數(shù)字檔案館的基本管理和服務(wù)需求。

經(jīng)過加工的數(shù)字資源進(jìn)入資源管理層。資源管理要完成的工作任務(wù)是：網(wǎng)絡(luò)資源的分類、整合及發(fā)布；對各種異構(gòu)的數(shù)字資源進(jìn)行整合，使之形成統(tǒng)一的檢索和使用界面；將經(jīng)過加工和帶有標(biāo)簽的數(shù)字資源進(jìn)行多種表現(xiàn)形式的發(fā)布。

直接面向用戶和讀者的是應(yīng)用服務(wù)層。系統(tǒng)對用戶進(jìn)行個性化服務(wù)，用戶能定制自己所關(guān)注的資源信息，及時獲取由檔案館系統(tǒng)根據(jù)用戶關(guān)注點(diǎn)所自動推送的即時信息。通過云計(jì)算提供異構(gòu)資源檢索平臺，使用戶真正享受到遠(yuǎn)程、跨數(shù)據(jù)庫無縫檢索。

2 數(shù)字檔案館網(wǎng)絡(luò)中第三層交換機(jī)的分析與選型

交換機(jī)是數(shù)字檔案館網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵設(shè)備之一，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)類型分類常見的有以太網(wǎng)交換機(jī)（Ethernet Switch）、ATM（Asynchronous Transfer Mode Switch）交換機(jī)等；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)開放七層模型（OSI）劃分有第二層交換機(jī)和第三層交換機(jī)。

下面重點(diǎn)介紹目前在高速局域網(wǎng)中應(yīng)用的第三層交換機(jī)。

在三層交換機(jī)產(chǎn)生以前，在數(shù)字檔案館的建設(shè)中，采用交換網(wǎng)絡(luò)存在這樣的問題：當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大到一定程度后，每個站點(diǎn)可使用的有效帶寬會減少，網(wǎng)絡(luò)的性能會下降。如果根據(jù)一定的條件將整個網(wǎng)絡(luò)劃分成許多子網(wǎng)，這樣一來可以增加網(wǎng)絡(luò)的沖突域，擴(kuò)大系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)能力?？墒钱?dāng)各個子網(wǎng)之間需要通信時，由于二層交換機(jī)是鏈路層設(shè)備，其致命弱點(diǎn)是不能有效跨越異構(gòu)子網(wǎng)尋找網(wǎng)絡(luò)層地址，所以只好選擇路由器，路由器能夠?qū)崿F(xiàn)子網(wǎng)之間的互連，帶來的問題是價格高、延遲大，本來具有“線速”的交換網(wǎng)，經(jīng)過路由器以后又變得非常慢，無法適應(yīng)人們的需要，人們需要一種像交換機(jī)一樣快的路由器，或者具有路由器能力的能識別三層地址的交換機(jī)，由此便產(chǎn)生了三層交換機(jī)。

2.1 三層交換機(jī)的基本工作原理。三層交換機(jī)就是將網(wǎng)絡(luò)層的功能融入交換機(jī)，以交換機(jī)的性能完成路由器的功能，即二層的橋和三層的路由合二為一，使得網(wǎng)絡(luò)的路由功能分布于整個網(wǎng)絡(luò)中的各個交換節(jié)點(diǎn)之上。第三層交換機(jī)兼有第二和第三層傳輸功能，因而它能支持大多數(shù)同一虛擬網(wǎng)之間節(jié)點(diǎn)的通信，還能夠完成廣播域的隔離，同時，用它來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的路由器在局域網(wǎng)之間的互連功能。采用三層交換機(jī)可以完成路由尋徑，降低時延，完成數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。

具體實(shí)現(xiàn)方法可以分為如下兩類：

第一類是在交換機(jī)上增加第三層轉(zhuǎn)發(fā)模塊，將路由器的三個核心過程中的第三層轉(zhuǎn)發(fā)部分以硬件形式來實(shí)現(xiàn)，同時優(yōu)化路徑查詢中的路由算法。具體過程是：當(dāng)?shù)谌龑咏粨Q機(jī)收到一個數(shù)據(jù)包時，首先在一個地址緩存中完整的32位的目的地址路徑表項(xiàng)查找該數(shù)據(jù)包的目的地址，當(dāng)找到了相應(yīng)的表項(xiàng)后，數(shù)據(jù)包就通過硬件很快被轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳的路由器去。

第二類方法也是在交換機(jī)上加載第三層轉(zhuǎn)發(fā)模塊，但其轉(zhuǎn)發(fā)功能完全由硬件實(shí)現(xiàn)，其中包括三個核心過程的路由查詢、第三層轉(zhuǎn)發(fā)，另外如多址廣播、廣播等也由硬件實(shí)現(xiàn)，充分利用了硬件處理速度快的優(yōu)勢。

三層交換機(jī)把路由器識別網(wǎng)絡(luò)層地址的載能引入傳統(tǒng)的交換機(jī)，它雖然不能取代路由器接入廣域網(wǎng)等全部功能，但能在鏈路層實(shí)現(xiàn)三層傳輸，既能提供子網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的連接，又能保持交換機(jī)的低延遲、低價位、大流量的固有特性，這樣就滿足了日益增長的視頻和Internet需求。

2.2 Bay公司的三層交換機(jī)Switch Node。Bay公司的三層交換機(jī)Switch Node總體結(jié)構(gòu)稱為快速轉(zhuǎn)發(fā)分布交換體系結(jié)構(gòu)，由一個基于68060CPU的控制處理器，以及四個具有不同端口的插入模塊組成，該交換機(jī)邏輯連接如圖1所示。

控制處理器的功能是集中管理四個插入式交換模塊，核心任務(wù)是完成自學(xué)習(xí)全網(wǎng)拓?fù)?，建立和填寫路由表，并通過一條專用的1.2Gb/s的控制和管理總線，把路由表分配到每個交換模塊的高速緩存中去。它還通過另一條1.2Gb/s的數(shù)據(jù)總線，控制交換模塊中的DMA專用集成電路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。每個交換模塊都具有專用處理器，處理器配備有Bay的網(wǎng)絡(luò)路由服務(wù)（Bay RS）軟件，通過編碼技術(shù)，執(zhí)行智能化的交換決策和查找任務(wù)。這種雙總線的分離和尋址與傳輸?shù)呐浜希侨龑咏粨Q機(jī)具備優(yōu)越性能的原因所在。

三層交換機(jī)與傳統(tǒng)交換機(jī)的根本區(qū)別是怎樣得到全網(wǎng)絡(luò)的路由信息，Switch Node創(chuàng)建全網(wǎng)路由表有兩種方法：一是IP自學(xué)習(xí)方式，不需運(yùn)行路由協(xié)議，可把路由器的MAC地址與其他設(shè)備的地址集成于路由表內(nèi)，IP自學(xué)習(xí)方式和二層交換創(chuàng)建路由選擇表沒有本質(zhì)區(qū)別，只是把路由器的MAC地址當(dāng)作目的節(jié)點(diǎn)的MAC地址加進(jìn)路由表而已；二是路由方式，例如組建大型網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)時，在若干個虛擬子網(wǎng)之間進(jìn)行信息交換，此時需運(yùn)行簡單的路由協(xié)議，如RIP（路由網(wǎng)際協(xié)議）、OSPF（開放式最短路徑優(yōu)先）等，使Switch Node交換機(jī)像低延時、高線速的路由器一樣，進(jìn)行第三層路由交換。

3 選擇主干交換機(jī)時需要考慮的因素

假定擬建立一個大型數(shù)字檔案館局域網(wǎng)，同時要求將局域網(wǎng)接入因特網(wǎng)，選擇主干交換機(jī)時需要考慮的因素如下：

3.1 數(shù)字檔案館局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和主要業(yè)務(wù)。數(shù)字檔案館局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；內(nèi)部子網(wǎng)的劃分；虛擬子網(wǎng)的設(shè)立等，多媒體視頻傳送是主要業(yè)務(wù)需求。

3.2 數(shù)字檔案館局域網(wǎng)的帶寬、速度和服務(wù)質(zhì)量。目前可供選用的主干網(wǎng)技術(shù)有ATM、以太網(wǎng)、光纖分布式數(shù)字接口（FDDI）等，其中，F(xiàn)DDI已經(jīng)被淘汰?？紤]到成本和易用性，多數(shù)企業(yè)愿意選擇以太網(wǎng)。如果數(shù)字檔案館原先已經(jīng)建設(shè)了其他類型的主干網(wǎng)，如FDDI、令牌環(huán)網(wǎng)等，則新主干網(wǎng)的選擇就必須考慮與原有網(wǎng)絡(luò)的兼容問題，新主干網(wǎng)交換機(jī)除了千兆以太網(wǎng)端口以外還應(yīng)考慮具備FDDI、ATM、令牌環(huán)等其他網(wǎng)絡(luò)端口，以便異種網(wǎng)絡(luò)之間的互連。

3.3 可靠性、安全性。對于數(shù)字檔案館局域網(wǎng)來說，可靠性和安全性也是至關(guān)重要的因素，因此，要求主干網(wǎng)交換機(jī)還必須具備完善的冗余措施，以保證主干網(wǎng)的正常運(yùn)行。例如，在交換機(jī)中提供雙電源供電工作模式等。

3.4 主干交換機(jī)的品牌。目前，主干網(wǎng)交換機(jī)的著名廠商有Cisco、3Com、Bay、Lucent、Intel等。

（作者單位：鄭州牧業(yè)工程高等?？茖W(xué)校人文與社會科學(xué)系 來稿日期：2013-04-18）